Nuevas propuestas para el diseño de uniones atornilladas viga-pilar con angulares

Resumen

Las uniones juegan un papel fundamental en la respuesta de cualquier estructura ante los posibles estados de carga a los que se puede ver sometida, y muy particularmente en el caso de las estructuras de acero. Por ello es esencial la comprensión del comportamiento real de una unión para el desarrollo de nuevas recomendaciones de proyecto de cara a evaluar las propiedades mecánicas de los nudos y los procedimientos para su diseño. Hoy en día se sabe que el comportamiento real de las uniones viga-pilar se encuentra entre las dos situaciones teóricas extremas: uniones articuladas, donde el momento es nulo y el giro finito, y uniones rígidas, donde el momento es finito y el giro nulo. En estos casos intermedios, es decir, en las llamadas uniones semirrígidas, el momento transmitido estará relacionado con la rotación relativa entre la viga y el pilar. Las uniones atornilladas viga-pilar con angulares, objeto de esta tesis doctoral, han sido estudiadas en diversos trabajos a lo largo de los últimos años y, a pesar de haber sido consideradas habitualmente como flexibles, pueden representar los más variados comportamientos rotacionales, como se comprobará en este trabajo. Esta tipología de unión es muy versátil puesto que añadiendo o quitando angulares, modificando los espesores de éstos, colocando o no un rigidizador del angular y pretensando o no la tornillería, el rango de diseños según la rigidez es muy amplio, y por tanto es relativamente fácil adaptar esta unión en función de las necesidades, e incluso corregir sus características en obra de forma muy sencilla si fuese necesario. La tesis se inicia con una introducción seguida de una revisión histórica del estado del arte (Capítulo 1). En los capítulos 2 y 3 se analizan las tipologías de uniones semirrígidas, sus características principales y los principales modelos existentes de predicción del comportamiento. Posteriormente se entra de lleno en la tipología estudiada analizando rigidez y resistencia de sus componentes (Capítulo 4). El capítulo 5 está dedicado al análisis de los modelos numéricos existentes y la propuesta de los que constituirán este estudio, introduciendo el análisis quasi-estático de modelos de elementos finitos de uniones con angulares y cómo se ha abordado el fenómeno del pretensado, sobre la base de los ensayos realizados por A. Azizinamini en USA. Los capítulos 6 y 7 contienen las principales aportaciones teóricas de esta tesis, el primero en lo relativo a una propuesta de método simplificado de cálculo de la resistencia, basada en un estudio paramétrico para la determinación de la distancia entre rótulas plásticas en el angular, y el segundo con una propuesta de cálculo de la rigidez axial del T-stub basada en un pórtico equivalente. En el capítulo 8 se describe la aplicación informática en la que se han implementado estas propuestas, DUAng® v 1.0 y por último en el capítulo 9 se detalla el análisis experimental realizado, consistente en el ensayo de dos uniones con angulares sin pretensar. Finaliza el documento con una serie de conclusiones, propuestas de futuras líneas de investigación y descripción de la difusión de los resultados de la tesis.